1、1目录前言 .2一、全厂负荷计算 .1二、无功功率的补偿及变压器的选择 .3三、主接线设计 4四、短路电流计算 .54.1 短路电流计算方法： 54.2 短路电流的计算 5五、变电所的一次设备选择和校验 .115.1 高压设备器件的选择及校验 115.2 低压设备器件的选择及校验 13六、变压器保护及二次回路继电保护 .158.1 变压器保护 158.2 二次回路继电保护 17七、结束语 .192前 言工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，也被称之为工厂配电众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动力，在飞速发展的今天它扮演着越来越来重要的作用。电能既易于能的输送的分配既简单经济，又便于
2、控制，调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。本课程设计针对 10KV 侧的一化纤毛纺厂的总变电所及配电系统进行设计，主要涉及到分配电能，其基本内容有以下几方面：进线电压的选择，变配电所位置的电气设计，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间变电所位置和变压器数量,容量的选择，防雷接地装置设计等。同时本课程设计着重考察学生的实际操作能力和处理问题的能力，具有针对性和实用性。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转，就必
3、须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。1一、全厂负荷计算1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷(单位为 KW)= ， 为需要系数30PdKedb)无功计算负荷( 单位为 kvA)= tan30Qc）视在计算负荷(单位为 kvA)cosPS30d 计算电流， 为用电设备的额定电压。N30UI2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷(单位为 KW)i30p30PK式中 是所有设备组有功计算负荷之和， 是有功负荷同时系iP pK数，可取（0.85-0.95）b）计算无功负荷(单位为 kvar),3030iKqQ其中： 是所有
4、设备无功 之和； 是无功负荷同时系数，i 30QKq可取 0.90.97c）视在计算负荷（单位 kva）23030SP2d）计算电流（单位 A）3030NSIU经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如下图所示（额定电压取 380v）计算负荷序号 车间或用电单位名称设备容量(KW) KXcostanPjs(KW)Qjs( varK)Sjs(KVA)变压器台数及容量备注 （1）No.1 变电所1 制条车间 340 0.8 0.8 0.75272 204 3402 纺纱车间 340 0.8 0.8 0.75272 204 3403 软水站 86.1 0.650.8 0.7556 42 704 锻
5、工车间 36.9 0.3 0.651.1711 13 175 机修车间 296.2 0.3 0.5 1.7389 154 1786 托 1 儿所，幼儿园12.8 0.6 0.6 1.338 11 137 仓库 37.96 0.3 0.5 1.1711 19 228 小计 1123 647 582 8821 0.9（2）No.2 变电所1 织造车间 525 0.8 0.8 0.75 420 315 5252 染整车间 490 0.8 0.8 0.75 392 294 4903 浴室、理发室1.88 0.8 1 - 1.5 0 1.54 食堂 20.64 0.75 0.8 0.75 15.5 11
6、.6 20.65 独身宿舍 20 0.8 1 - 16 0 166 小计 1057.5760.5 558.5 947.81 0.93（3）No.3 变电所1 锅炉房 151 0.75 0.8 0.75 113.3 85 141.62 水泵房 118 0.75 0.8 0.75 88.5 66.4 110.63 花验房 50 0.75 0.8 0.75 37.5 28 474 卸油泵房 28 0.75 0.8 0.75 21 15.8 265 小计 347 234.3 175.7 292.720.9全厂合计： =1478, =1251, =1936P30Q30S30二、无功功率的补偿及变压器的选
7、择1.无功功率补偿变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进行无功补偿才能选出合适的容量。取 9.0K=30PP3=Q0=30S23高压侧计算负荷=1478KWP30=1251 varK高压侧总容量： =1936kvAS30补偿前的功率因数： =0.76 补偿后功率因数： =0.95cos cos需要补偿的无功功率： =813)tan(3030PQC varK补偿电容器的个数为 n= =813/5017，取 n=17q补偿后的无功功率： var4383030KC4补偿后的视在容量： KVACQPS15430 )(223030 补偿后的计算电流： AUN/30 09./154高压
8、侧功率因数； ，满足要求。9cos2.各变电所变压器选择安装一台变压器，其容量按 SN.T =965.6 根据1NOjsSV K电力工程电气设备手册选 接线方式 Yyn0。10/7SL安装一台变压器，其容量按SN.T =1051.845 根据2 js A 电力工程电气设备手册选 SL7-1250/10 型低损耗配电变压器，其联接组别采用 Yyn0。安装一台变压器，其容量按SN.T =325.2 根据3NOjsSV K电力工程电气设备手册选 SL7-400/10 型低损耗配电变压器，其联接组别采用 Yyn0。三、主接线设计1主接线因为该厂是二级负荷切考虑到经济因素故本方案采用 10kV 双回进线
9、，单母线分段供电方式，在 NO.3 车变中接明备用变压器。采用这种接线方式的优点有可靠性和灵活性较好，当双回路同时供电时，正常时，分段断路器可合也可开断运行，两路电源进线一用一备，分段断路器接通，此时，任一段母线故障，分段与故障断路器都会在继电保护作用下自动断开。故障母线切除后，非故障段可以继续工作。当两路电源同时工作互为备用试，分段断路器则断开，若任一电源故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器自动投入，保证继续供电。具体接线图附图 1。52. 架空线选择（1）按经济电流密度选择导线线路在工作时的最大工作电流： 1.8A0)*3196/(*3/USInjsg 该生产车间为三班制，部分车间为单
10、班或两班制，全年最大负荷利用时数为 6000 小时，属于二级负荷。其钢芯铝线的电流密度 J=0.9所以导线的经济截面面积： 2j m.149.0/8/JSIg考虑到线路投入使用的长期发展远景，选用截面积为 150 mm2的导线，所以 10KV 架空线为 LGJ-150 的导线。（1） 查表得 LGJ-150 型裸导线的长时允许电流 ,当环境温45AIy度为 30 度时，导线最高工作温度为 70 度。（2）查表得 LGJ-150 导线的单位长度电阻和电抗为：0.21R0.49X表 2.3 LGJ-150 型钢芯铝绞线规格股数及直径/mm型号额定截面 2m铝股 钢芯计算直径/mm电阻 1km）（
11、单位重量 1kg）（长期容许电流/ALGJ-150 150 282.53 72.2 16.72 0.21 598 445注：1.额定截面系指导电部分的铝截面，不包括钢芯截面。2.电阻系指导线温度为 20时的数值 3.长期容许电流系指在周围空气温度为 25时的数值。四、短路电流计算4.1 三相短路电流计算目的进行短路电流计算的目的是为了保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发故障引起的发热效应和电动力效应的巨大冲击。4.2 短路电流的计算采用标幺值计算短路电流。具体公式如下：6基准电流 USIav
12、jj3三相短路电流周期分量有效值 XIjZ*)3(三相短路容量的计算公式 SjK*)3(在 10/0.4KV 变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般XR31取基准容量 S =100MVA。高压侧基准电压 U =10.5KV，低压侧基准B av1电压 U =0.4，高压侧基准电流 I = =5.5KA，低压侧基准电流av2 j1av13SB=144.34KA，系统最小阻抗标幺值av23SB 53.0maxzin*BX系统最大标幺值 935.0minzax*SBX变压器阻抗标幺值：所以 X = = =4.5*1T10%TNBkSU36105.4X = = =3.6*2T2TBk 36.X = =
13、 =10*3T310TNBkSU36104总配进线：X =0.409 =0.2045L5.X = X =0.2045 =0.185*L2avUB25.10最小运行方式下：绘制等效电路图7k 1k 2k 3k 4*BX*LX*1TX23T图 3-21 最大运行方式下等效电路图对于 K 点发生三相短路：1=0.535+ =0.627*X2185.0I = = =5.5kAjavj3US.I = = =8.78kA）（ Z*jX0.6275i =2.55I =22.35kA）（ 3sh）（ 3ZI = =13.256kA）（ 3sh1.68s）（MVAXSj16027.*)3(k对于 点发生三相短路
14、：2K127.548.0253.* kAUSIvjj 31aXIZ5.287.4*j)3( kAIzsh 796.1.18.i)3()3( ish.30692.5.)()3(s 8MVAXSjk 5.1927.0*)3( 对于 点发生三相短路3K2.4518.025.* kAUavSIjj 33XIj 2.485.1*)(zkAIizsh 9.67.4.)3()3( iIssh 2.69.12.)()3( MVAXSjk 7.385.0*)3(对于 点发生三相短路：4K625.1070213.* kAXIjz 6.1325.4*)3(Iizsh 8.08.1)3()3( kAiIssh.146
15、92)()3(MVXSj 5.73.0*)3(k最大运行方式下：9k 1k 2k 3k 4*1TX23T*LX*BX图 3-2 最小运行方式下等效电路图对于 点发生三相短路：1K12.85.093.*XkAIjz 93.4.*)(Iizsh 58.12.52.)3()3( kAIssh46.78.1)()3(MVXSjk 9.5.0*)3( 对于 点发生短路：2K74.62.1*kAXIj .1.3*)3(zIizsh 4.392.84.1)3()3( kAIssh9.62.)()3(MVXSjk 84.17.0*)3( 对于 发生三相短路：3K65.2.*10kAXIjZ71.256.341
16、*)3( Iizsh 38.)3()3( kAIssh95.276.1)()3(MVXSjk 810*)3(对于 点发生三相短路：4K5.37215.*kAXIjZ4.108.*)3(Iizsh 2.95.4.1)3()3( kAIssh6.92.)()3(MVXSjk 24.7815.0*)3( 表格 4-1 最小运行方式短路点 （KA）)3(zI (KA)3(shi (KA)3(shI三相短路容量（MVA）kS1K8.78 22.35 13.265 160224.78 51.796 30.6 119.5334.2 62.9 37.2 23.74K13.6 25 14.8 7.4表格 4-2
17、 最大运行方式短路点（ ）)3(zIKA（ ）)3(shiA（ ）)3(shIKA三相短路容量（MVA ）kS11五、变电所的一次设备选择和校验供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外） 、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑断流能力。5.
18、1 高压设备器件的选择及校验计算数据 断路器 隔离开关 电流互感 器 电压互感 器 高压熔断 器型号 SN10-10I GW1-6（ 10）/400 LA-10（D级） JDZ-10RW1020/)(3FIU=10kV 10kV 10kV 10kV 11000/100 10kV=110A30I630A 400A 200/5 2A=8.78kAz16kA =160MVAkS300MVA 200MVA=22.35kAshi40kA 25kA 1K5 13 7 87222 40.1 24 15.8327 46 28 18.94K10 20 12.45 8.1312t= t2I294.82216521
19、4 个数 6 12 2 2 25.1.1 断路器的选择与校验断路器额定电压 及额定电流QFNU. QFNI.=10kV=QFNU. . 105.9AI72.460-36-I 30N1. =630A =110AQFN. 3(3)动稳定校验断路器最大动稳试验电流峰值 不小于断路器安装处的短路冲击QFi.max电流值 即 =40kA =22.35AshiQF.maxsh(4)热稳定校验要求断路器的最高温升不超过最高允许温度即 jQFt tII22.即 21615.094.825.1.2 隔离开关的选择与校验（1） 隔离开关的额定电压及额定电流 =10kV=QSNU. .N=200 =110AQSNI
20、.30I 10AI46.90-734- 30N1.S. （2） 动稳定校验 =25.5kA =22.35kAQSi.maxshi（3） 热稳定校验 即9851420.125.4.2jQSttII22.5.1.3 电流互感器选择与校验（高压侧电流互感器）10kV 电流互感器（1） 该电流互感器额定电压 安装地点的电网额定电压 即TANU. .NU13TANU（2） 电流互感器一次侧额定电流 126.7A05.92.1I.231A40-72-I 300N1.ctN.t （3） 动稳定校验动稳定倍数 Kd=160 =22.8Ashi一次侧额定电流 AINCTN2310. 则 即 动稳定性满足68.9
21、2310.2. CTNshIi .CTNshdIiK（4）热稳定性校验热稳定倍数 Kt=90 热稳定时间 =0.15 =8.94kAshiI即 = =2.)(TANIK2)3190(30.4热稳定性满足)(.5.84.72 CYNtj IKt 5.1.4 电压互感器的选择与校验经查表该型号电压互感器额定容量 VASN50AUSIN5.0.105所以满足要求5.2 低压设备器件的选择及校验低压断路器 隔离开关 电流互感器DW48-1600 HD1114 LMZ 1J-0.50.4kV 0.4kV 0.4kV1600A 1000A 1000/550kA 60kA（杠杆式） 13514 130275
22、3 22 31、低压断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压 QFNU.及额定电流 QFNI.QFNU.=0.4kV= .N 93.6AI1847.50-316-I 00. 2、隔离开关的选择与校验(1)按工作环境选型：户外型(2)隔离开关的额定电压 QSNU.及额定电流 QSNI.QSN.=0.4kV=.SI= .01N=1000 4073=1154.7A 30I=933.96A满足要求(3)动稳定校验eti=60kA shi=49.13Ka满足要求(4)热稳定校验tI2=301=900j= 15.762=107所以 tI j 满足要求153、电流互感器选择与校验（
23、低压侧电流互感器）(1)该电流互感器额定电压 TANU.不小于安装地点的电网额定电压 NU，即 TANU. (2)电流互感器一次侧额定电流 AINCTN 7.15407310. 30I=933.06A 满足要求(3)动稳定校验（Kd=135）13507.15423.9. CTNshIi 满足要求(4)热稳定校验（Kt=75）2.)(TANIK= 2).(=7.4 910jt2= 15067= 87 2.)(TANIK 满足要求六变压器保护及二次回路继电保护6.1 变压器的保护装置变压器的继电保护装置对于高压侧为 610kV 的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如果电流保护的
24、动作时间大于 0.50.7 秒时，还应装设电流速断保护。容量在 800kVA 及以上的油侵式变压器和 400kVA 及以上的车间内油侵式变压器，按规定应专设瓦斯保护。瓦斯保护在变压器轻微故障时，动作于信号，而其他保护包括瓦斯保护在变压器发生严重故障时，一般均动作于跳闸。但是，如果单台运行的变压器容量在 10000kVA 及以上和并列运行的变压器每台容16量在 6300KVA 及以上时，则要求装设纵连差动保护来取代电流速断保护。经分析整定计算后本方案确定采用过电流保护，单相接地短路保护过负荷保护和瓦斯保护。变压器保护原理图及展开图见附图 。a.变压器过电流保护动作跳闸，应作如下检查和处理：（1）
25、检查母线及母线上的设备是否有短路；（2）检查变压器及各侧设备是否短路；（3）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作；（4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路；（5）如是母线故障，应视该站母线设置情况，用倒母线或转带负荷的方法处理；（6）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器；（7）试送良好，应逐路检查故障线路。 1.装设瓦斯保护当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压断路器。2.装设反时限过电流保护采用 GL15 型感应式过电流继电器，两相两继电器式接法，去分流跳闸的操作方式。(1)过电流保护动作电流的整定利用下式 .maxre
26、lwopLiKII,17对于容量为 1000kVA 的变压器 .max1.201530.3,.8,2LNTrelwreiIIKK因此动作电流为 590.82opIA 整定为 10A6.2.二次回路继电保护 （1）速断电流的整定 K46.2Ik3maxk）（43.A.5)2.4/(01.)/(ITimaxwrelqb 速断电流倍数整定为 573./qb 满足规定的倍数。（2）电流速断保护灵敏度系数的校验：1 qbminkpI/SKA79.4.86.0Ii , 861/203.4K/Iwiqb1 A 所以 5/2p 满足规定的灵敏系数 1.5 的要求。（3）过电流动作电流的整定）（ iremaxL
27、wrelop/IKI式中： axL为 变压器的最大负荷电流 取为 2.5 N1Irel 为可靠系数，对定时限取 1.2，对反时限取 1.3；w 接线系数，对相电流接线取 1，对相电流差接线取3；reK 继电器返回系数，一般取 0.8；i 电流互感器的电流比。注意：对 GL 型继电器， opI应整定为整数，且在 10A 以内。因此 42.508./1275.3.1Iop ）（ A 故：动作电流整定为6A（4）过电流保护电流动作时间的整定过电流保护动作时间t t1-t2=1.5-1=0.5s故其过电流保护的动作时间可整定为最短的 0.5S。（5）过电流保护灵敏系数的校验181opminkpI/S
28、KA467.01/3578.6.0KIT2-i ）（）（ /5/wiop1.458满足规定的灵敏系数 1.5 的要求。图 10-2 电流速断保护原理图和展开图接线图如下19七.结束语工厂供电课程设计结束了，我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在不断的提问。虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实战的过程巾仍有意想不到的困惑，经使我学到了许多课堂上学不到的知
29、识，也解决了课堂上理论发现不了的问题。 而且，在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅课本和设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。除此之外，这次设计也作为我们今后努力学习的兴趣，我想这将对我们以后的学习产生积极的影响。同时，这次课程设计让我们充分认识到知识经验交流的重要性。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。应该说这是通过我的努力和动脑完成的，虽然内容并不是很复杂，但是我觉得设计的过程相当重要，学到了很多，收获了很多。参考文献1、 工厂供电刘介才2、 电力系统分析 （第二版）3、 发电厂电气部分 （第四版）
